水上自行车运动是一项非常有趣、安全的运动,受到许多人的青睐。如图甲为某款水上自行车,它自重20kg,最大载重量可达80kg。它的车身结构与普通自行车类似,由车把手、车座、脚踏、浮筒等组成。车在水上运动时,车身被两个并列的浮筒托住。当运动员用力蹬踏板,可以带动安装在车底的螺旋桨转动,从而推动车前进。图乙是从车正前方观察时车的简易结构示意图,O点是整车重心,A、B是两个浮筒的重心。某测试员做好安全防护后,对该款水上自行车进行测试(测试员及防护装备总质量为80kg)。当他坐在水上自行车上静止时,两浮筒刚好各有一半体积浸入水中(如图乙)。在进行某项安全测试时,他将身体倾斜,使车身绕O点旋转达30°时,车身刚好发生侧翻。此时右侧浮筒已完全露出水面,而左侧浮筒刚好完全浸没水中(如图丙),测试员重心可近似认为在C点。已知OA=OB,OC=85cm,OC与AB垂直。(不考虑除浮筒外其它物体浸在水中的体积和发生侧翻时水的阻力,取3=1.7)
(1)水上自行车在骑行中,若脚掌对脚踏板的压力为60N,接触面积为50cm2,则脚掌对脚踏板的压强是多少Pa?
(2)此款水上自行车每个浮筒体积是多少m3?
(3)当水上自行车以最大载重量在水上运动时,为使车身旋转30°时仍不发生侧翻,两浮筒之间的距离AB应大于多少m?
3
【答案】(1)脚掌对脚踏板的压强是1.2×104Pa;
(2)此款水上自行车每个浮筒的体积是0.1m3;
(3)当水上自行车以最大载重量在水上运动时,为使车身旋转30°时仍不发生侧翻,两浮筒之间的距离AB应大于0.8m。
(2)此款水上自行车每个浮筒的体积是0.1m3;
(3)当水上自行车以最大载重量在水上运动时,为使车身旋转30°时仍不发生侧翻,两浮筒之间的距离AB应大于0.8m。
【解答】
【点评】
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